[发明专利]用于确定发动机的目标致动器值的系统和方法

说明书

一种根据本公开的系统包括模型预测控制(MPC)模块和致动器模块。MPC模块生成用于发动机的致动器的一组可能目标值，并预测该组可能目标值的操作参数。预测的操作参数包括排放物水平和/或排气系统操作参数。MPC模块确定该组可能目标值的成本，并基于该成本从多组可能目标值中选择该组可能目标值。MPC模块确定所选择组的预测的操作参数是否满足约束，并在预测的操作参数满足约束时将目标值设定为所选择组的可能目标值。致动器模块基于目标值中的至少一者控制发动机的致动器。

技术领域

本公开涉及内燃机，具体涉及在满足排放和驾驶性能目标并使燃料效率最大化的同时利用模型预测控制来确定发动机的目标致动器值。

背景技术

本文提供的背景描述是为了实现一般地呈现本公开的上下文的目的。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言，既不明确也不隐含地被认可为是本公开的现有技术。

内燃机在汽缸中燃烧空气和燃料混合物，以驱动产生驱动扭矩的活塞。进入发动机的气流通过节流阀进行调节。更具体地，节流阀调节节流面积，这可增加或减少进入发动机的气流。节流面积增加，进入发动机的气流也随之增加。燃料控制系统调节燃料喷射率，以为汽缸提供期望的空气/燃料混合物和/或获得期望的扭矩输出。通过增加提供给汽缸的空气与燃料量，发动机的扭矩输出得以增加。

在火花点火式发动机中，火花引发了提供给汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火式发动机中，汽缸中的压缩使提供给汽缸的空气/燃料混合物燃烧。火花正时和气流可为用于调节火花点火式发动机的扭矩输出的初级机构，而燃料流可为用于调节压缩点火式发动机的扭矩输出的初级机构。

发动机控制系统已被开发来控制发动机的输出扭矩，以获得期望扭矩。然而，传统的发动机控制系统并不能如所期望的那样精确地控制发动机的输出扭矩。进一步地，传统的发动机控制系统无法对控制信号做出快速响应，或无法在各种影响发动机的输出扭矩的装置之间协调发动机扭矩控制。

发明内容

一种根据本公开的系统包括模型预测控制(MPC)模块和致动器模块。 MPC模块生成用于发动机的致动器的一组可能目标值，并预测该组可能目标值的操作参数。预测的操作参数包括排放物水平和/或排气系统操作参数。 MPC模块确定该组可能目标值的成本，并基于该成本从多组可能目标值中选择该组可能目标值。MPC模块确定所选择组的预测的操作参数是否满足约束，并在预测的操作参数满足约束时，将目标值设定为所选择组的可能目标值。致动器模块基于目标值中的至少一者控制发动机的致动器。

通过详细说明、权利要求书和附图，本公开的其他适用领域将变得显而易见。详细说明和特定示例仅仅是用于示例的目的，而不是为了限定本公开的范围。

附图说明

从详细描述和附图中将能够更充分地理解本公开，其中：

图1是示出了根据本公开的示例性发动机系统的功能框图；

图2是示出了根据本公开的示例性发动机控制系统的功能框图；

图3是示出了根据本公开的示例性目标生成模块的功能框图；

图4是示出了根据本公开的示例性预测模块的功能框图；以及

图5是示出了根据本公开的用于通过模型预测控制来控制节流阀、涡流阀、进气及排气阀定相、废气门、排气再循环(EGR)阀、EGR冷却器旁通阀、火花正时和燃料供给的示例性方法的流程图。

在附图中，参考标号可重复使用来识别类似和/或相同的元件。

具体实施方式